嵌入式火災(zāi)圖像探測與自主滅火系統(tǒng)的研究.pdf

1、火災(zāi)是城市中頻發(fā)性最高、危害性和影響力最強(qiáng)的災(zāi)害之一。為了實(shí)現(xiàn)早期火災(zāi)監(jiān)測報(bào)警和自動(dòng)滅火，使早期火災(zāi)得到及時(shí)地控制和撲救，最大限度地減少財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，在工業(yè)和民用建筑、商場、賓館、圖書館、科研和商業(yè)部門，配備火災(zāi)報(bào)警和自動(dòng)滅火系統(tǒng)已成為必要?；馂?zāi)報(bào)警和自動(dòng)滅火系統(tǒng)對現(xiàn)代建筑起著極其重要的安全保障作用。
　　火災(zāi)圖像探測與自主滅火系統(tǒng)綜合運(yùn)用了火災(zāi)科學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺、圖像技術(shù)、模式識(shí)別與人工智能等高新技術(shù)，具有高效的火災(zāi)防治能力

2、。目前主要是火災(zāi)圖像探測和自動(dòng)滅火相互分離、獨(dú)立布置的產(chǎn)品，有少部分特殊環(huán)境應(yīng)用的一體化產(chǎn)品，其價(jià)格昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合大范圍推廣。論文在對火災(zāi)圖像探測識(shí)別、定位和滅火控制方法研究的基礎(chǔ)上，運(yùn)用ARM嵌入式技術(shù)把火災(zāi)圖像探測和自主滅火有機(jī)的集成為一體，簡化了消防設(shè)備布置，降低了成本。
　　論文首先綜述了當(dāng)前國內(nèi)外火災(zāi)探測和滅火技術(shù)的研發(fā)現(xiàn)狀，研究了火災(zāi)視頻圖像的增強(qiáng)、中值濾波和形態(tài)學(xué)濾波等圖像預(yù)處理技術(shù)；采用背景差法獲得監(jiān)視場景

3、信息，并利用改進(jìn)的背景更新算法，對背景進(jìn)行實(shí)時(shí)更新；應(yīng)用了一種基于遺傳算法（Genetic Algorithm，簡稱 GA）優(yōu)化的最大類間方差分割法（又叫大律法，簡稱Otsu），對火災(zāi)火焰目標(biāo)進(jìn)行了有效的分割；分析了火災(zāi)火焰圖像的特征，通過火災(zāi)火焰圖像蔓延增長、相似度和邊緣抖動(dòng)等特征的提取，給出了火災(zāi)的判別算法，并進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　實(shí)現(xiàn)火災(zāi)的識(shí)別后，須進(jìn)行火災(zāi)自主滅火。自主滅火關(guān)鍵技術(shù)是要準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)火源的空間定位。在建立了

4、攝像機(jī)的幾何模型后，得到了空間坐標(biāo)點(diǎn)和圖像坐標(biāo)點(diǎn)的映射關(guān)系，研究了攝像機(jī)的標(biāo)定方法，給出了具體的標(biāo)定算法；根據(jù)雙目跟蹤定位的原理，在詳細(xì)分析了單目掃描式空間定位法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用極線幾何的方法來計(jì)算三維空間坐標(biāo)，從而增強(qiáng)系統(tǒng)的適應(yīng)性，提高系統(tǒng)定位精度。
　　在對火災(zāi)圖像探測技術(shù)和自主定位滅火方法研究的基礎(chǔ)上，論文根據(jù)早期火災(zāi)的特點(diǎn)，結(jié)合系統(tǒng)的技術(shù)要求，提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案；按功能將系統(tǒng)劃分為幾個(gè)模塊，詳細(xì)討論了以ARM嵌入式芯片